硫化电缆喷霜问题分析研究

硫化电缆喷霜问题分析研究

汪群

贵州航天电器股份有限公司 贵州 贵阳 550009

摘要：某用户反馈我司提供的一批硫化电缆表面出现喷霜现象，通过采用故障树等分析手段，对失效原因进行了深入分析和试验验证，找出了硫化电缆出现喷霜的原因，制定解决措施，避免了后续问题继续发生。

主题词：硫化；喷霜 ；分析

1.问题背景

我司接到某用户反馈，提供的一批硫化电缆硫化层表面出现明显喷霜现象。为彻底杜绝喷霜现象，本文将针对硫化喷霜机理进行深入分析，提出了一些处置方案，并通过试验验证，为用户解决使用难题。

2.失效及原因分析

2.1问题确认

我公司收到故障反馈后，立即组织复查我公司交付后剩余的各批产品，发现2019年8月前生产交付的硫化电缆未出现明显喷霜现象，2019年8月后生产的硫化电缆出现明显喷霜现象。我公司使用的氯丁橡胶胶料原材料配方有氯丁橡胶、氧化锌、氧化镁、促进剂NA-22，硫磺、白炭黑，从故障批产品上取样白霜进行电镜扫描分析，主要含S、Zn元素。

2.2原因分析

⑴原材料复查

该电缆生产、硫化过程由我公司完成，对成品电缆和氯丁橡胶批次原材料近两年情况进行复查，结果如下：GF18-1002、GF18-1286两批氯丁橡胶硫化的电缆无明显喷霜现象，GF19-2124、GF19-3213两批氯丁橡胶硫化的电缆出现明显喷霜现象，喷霜现象受氯丁橡胶原材料不同批次影响，喷霜物质未引入新的元素，主要成分含S、Zn。

⑵生产过程复查

复查硫化操作流程卡，本批产品使用的硫化参数均在工艺规定范围内，抽取同批次产品过程流程卡记录复查，生产过程可控，质量记录齐全，无异常。

⑶人员情况复查

硫化电缆产品涉及的工序主要包括标刻、压接、装入、打底、调高低、灌封、线束处理、硫化、焊接等，我公司针对各工序均采用固定操作人员的方式，由特定人员操作特定的工序，经过核查，各项工序的操作人员均经过培训考试合格，取得相应的上岗资质，具备相应的上岗证书。产品所涉及的检验、试验项目的操作人员均为长期从事该项目检验试验工作的人员进行，具备较为丰富的操作经验，并经过相应岗位资格考试，具备上岗操作资质，岗位资质与从事岗位相符。因此，人员因素可以排除。

⑷设备、仪器、仪表复查

生产过程所使用的工艺装备按照公司工艺装备管理办法要求进行控制，工艺装备受控。所使用的生产设备均按照产品工艺文件指定的型号进行使用，精度符合工艺要求，相应的生产设备均经计量检定合格，在有效期内使用。所使用的检验试验设备按照公司测量管理体系要求进行计量检定合格，在有效期内使用。因此，设备、仪器、仪表因素可以排除。

⑸来料复查

从原材料复查可知，GF18-1002、GF18-1286两批氯丁橡胶硫化的电缆无明显喷霜现象，GF19-2124、GF19-3213两批氯丁橡胶硫化的电缆出现明显喷霜现象，喷霜现象受氯丁橡胶原材料不同批次影响。通过复查供应商生产过程，发现厂家生产过程中未对生产环境中的温、湿度加以控制，故障批胶料生产时间为8月份，胶料生产时环境湿度大，这会使得胶料中氧化锌、硫磺受潮，在橡胶中浸润性下降，溶解性也随之下降，使氧化锌、硫磺从橡胶中析出移出形成喷霜。因此，来料因素不可排除。

⑹硫化工艺复查

对硫化工艺进行复查，成型工艺参数未发生变更，使用此工艺制作的其他批次硫化电缆未出现本次喷霜问题，故此工艺无异常。因此，硫化工艺因素可以排除。

⑺生产环境复查

产品的装配制作环境主要在我公司电缆车间进行，装配车间的环境按照《工作环境控制程序》的要求进行控制，车间按照要求进行温、湿度的记录，并采用可调设备对温湿度进行调节，保证产品装配环境符合要求，查温、湿度的记录，符合要求。因此，环境因素可以排除。

⑻检验复查

硫化电缆检验按《XX电缆技术条件》，进行检验，明确规定外观及机械性能检验要求，检验人员需检查硫化层外观，产品厂内出现明显喷霜故障时，检验可以拦截。因此，本次检验因素可以排除。

3.机理分析

3.1橡胶表面喷霜原因

喷霜，是混炼胶或硫化胶内部的液体或固体配合剂因处于过饱和状态，而由里向外迁移在橡胶制品表面，形成云雾状或粉末状物质的现象，俗称“长喷霜”、“泛彩”、“吐丝”、“喷硫”等，均属于喷霜的范畴，其表现形式不同而异。结合本次成分分析结果以及橡胶组成材料（氯丁橡胶、氧化锌、氧化镁、促进剂NA-22，硫磺、白炭黑），确认喷霜主要成分为氧化锌、硫磺。同时，本次问题批次配套使用胶料制造日期在8月份，空气湿度较大，因生产过程未对生产环境的温湿度加以控制，使得胶料中材料氧化锌、硫磺受潮。氧化锌、硫磺受潮后，在橡胶中浸润性下降，溶解性也随之下降，使得氧化锌和硫磺处于过饱和状态，使氧化锌、硫磺从橡胶中析出移出形成喷霜。

3.2喷霜差异的原因

同一种胶料，由于生产时间不同，所用材料批次不同，其材料均会存在差异，氧化锌、硫磺由于含水分不同，其在橡胶中的溶解度不同，再加上氧化锌、硫磺在橡胶中分散程度差异造成喷霜程度不一。复查氯丁橡胶材料生产月份分别为1月、4月和8月，环境湿度不一样，氧化锌、硫磺受潮程度不一样，在橡胶中的溶解性也不一样，因此，喷霜程度也不一样。

4.结论与处理措施

4.1结论

硫化电缆硫化层表面出现喷霜的原因是：胶料厂家生产时环境湿度大，胶料中氧化锌、硫磺受潮，受潮后氧化锌、硫磺会析出形成喷霜，但喷霜物质的析出需要一定时间，产品出厂前喷霜物质析出不明显，故我公司未能发现从而进行拦截，使得故障件交付用户。

4.2.短期措施

采取苯清洗+中温焙烘”方法去除喷霜。苯可以溶解电缆表面部分氧化锌和硫磺粉，去除表面部分喷霜；中温长时间烘焙可以将氧化锌和硫磺粉中的水分清除，使其在橡胶中的溶解性提高，又重新溶解在橡胶里，从而使喷霜物质消除。由于橡胶的憎水性，后期水分不会再进入橡胶里，更不会造成橡胶中的材料受潮；因此，一旦氧化锌和硫磺粉溶解至橡胶中不会再析出，喷霜问题可以解决。

4.3长期措施

1.签署协议：通过与供应商签订技术协议，进一步明确采购胶料无喷霜现象的技术要求，并要求厂家制作硫化标准样品，样品放置15天后无喷霜现象方可正常交付。

2.原材料厂家加严生产控制：材料厂家凯迪西北橡胶有限公司加强生产过程中温湿度控制要求，杜绝氯丁橡胶原材料受潮；

3.增加入厂复验要求：我公司在入厂复验增加硫化电缆样件验证，要求样件放置15天后无喷霜现象；

4.完善工艺：后续每批硫化电缆增加60℃温度烘焙12h的要求，确保无喷霜现象。

5.总结

硫化电缆硫化层表面出现喷霜的原因是：胶料厂家生产时环境湿度大，胶料中氧化锌、硫磺受潮，受潮后氧化锌、硫磺会析出形成喷霜，但喷霜物质的析出需要一定时间，产品出厂前喷霜物质析出不明显，故我司未能发现从而进行拦截，使得故障件交付用户，通过返工故障件及制定后续预防措施，可以避免问题再次发生。

参考文献：

1、王永昌.橡胶喷霜的成因及防止[J].特种橡胶制品.1996

2、刘生辉，魏伯荣.橡胶制品喷霜的产生原因及解决措施[J].橡胶工业.2006